(57)【要約】【課題】燃圧センサを備えた燃料噴射弁において、燃圧センサの搭載位置が制約を受けることの抑制を図った燃料噴射弁を提供する。【解決手段】噴孔へ向けて高圧燃料を流通させる高圧通路を内部に形成するボデーと、ボデーに取り付けられ、高圧燃料の圧力に応じた検出信号を出力する圧電素子４１（センサ素子）、及び圧電素子４１から出力される検出信号を無線送信する送信回路４２（送信手段）を有する燃圧センサと、送信回路４２から無線送信された検出信号を受信する受信回路（受信手段）と、を備えることを特徴とする。そのため、検出信号を出力するリード線を燃圧センサに設けた場合に問題となる、リード線の配置経路確保の問題を解消でき、燃圧センサの搭載位置自由度を向上できる。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に搭載されて噴孔から燃料を噴射する燃料噴射弁において、
前記噴孔へ向けて高圧燃料を流通させる高圧通路を内部に形成するボデーと、
前記ボデーに取り付けられ、高圧燃料の圧力に応じた検出信号を出力するセンサ素子、及び前記センサ素子から出力される検出信号を無線送信する送信手段を有する燃圧センサと、
前記送信手段から無線送信された検出信号を受信する受信手段と、
を備えることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記センサ素子は、高圧燃料中に配置されていることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記ボデーの内部に収容されたニードルを、前記ボデー内部に形成された着座面に着座させることにより前記噴孔からの燃料噴射を遮断し、前記着座面から離座させることにより前記噴孔から燃料を噴射させるよう構成され、
前記ボデーの内周面と前記ニードルの外周面との間にて、前記ボデーの軸方向に延びる環状の燃料通路が形成され、
前記ボデーの内部のうち前記着座面よりも下流側には、前記燃料通路にて環状に分布する燃料を集合させて前記噴孔へと導くサック室が形成され、
前記センサ素子は前記サック室に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記噴孔を開閉するニードルを開閉駆動させる電動アクチュエータ、及び前記電動アクチュエータを気密状態で収容するケーシングを備えて構成された駆動ユニットを備え、
前記受信手段は、前記電動アクチュエータとともに前記ケーシングの内部に気密状態で収容されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記燃圧センサは、高圧燃料の圧力を受けて弾性変形する起歪体に、前記センサ素子としての歪ゲージを取り付けて構成されるとともに、前記ボデーに対して螺子締結されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
高圧燃料の圧力を受けて弾性変形するダイヤフラム部を備え、
前記センサ素子は、前記ダイヤフラム部に取り付けられた歪ゲージであり、
前記歪ゲージにより構成される電気回路にエネルギを無線送信するエネルギ送信手段と、
前記燃圧センサに設けられ、前記エネルギ送信手段から無線送信されたエネルギを受信するエネルギ受信手段と、
を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に搭載され、燃焼に供する燃料を噴孔から噴射する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の出力トルク及びエミッション状態を精度良く制御するには、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射開始時期及び噴射量等、その噴射状態を精度良く制御することが重要である。そこで従来より、噴射に伴い変動する燃料の圧力を検出することで、実際の噴射状態を検出する技術が提案されている。例えば、噴射開始に伴い燃圧が下降を開始した時期を検出することで実際の噴射開始時期を検出したり、噴射終了に伴い燃圧の上昇が停止した時期を検出することで実際の噴射終了時期を検出したりしている（特許文献１〜３参照）。
【０００３】
このような燃圧の変動を検出するにあたり、コモンレール（蓄圧容器）に直接設置された燃圧センサ（レール圧センサ）では、噴射に伴い生じた燃圧変動がコモンレール内で緩衝されてしまうため、正確な燃圧変動を検出することができない。そこで特許文献１〜３記載の発明では、燃圧センサを燃料噴射弁に搭載することで、噴射に伴い生じた燃圧変動がコモンレール内で緩衝する前に、その燃圧変動を検出することを図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１４４７４９号公報
【特許文献２】特開２００９−５７９２６号公報
【特許文献３】特開２００９−５７９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１〜３には、燃圧センサを燃料噴射弁に搭載することは開示されているものの、その搭載構造の詳細についてまでは開示されていない。そして、実際に燃圧センサを燃料噴射弁に搭載しようとすると、燃圧センサに設けられて検出信号を出力するリード線を配置すべく、その配置経路の確保が問題となってくる。
【０００６】
特に、燃圧センサを高圧燃料中に配置した場合には、高圧通路からリード線を取り出す取出穴が必要となるとともに、その取出穴においてシール部材が必要となる。よって、取出穴及びシール部材の設置スペース（リード線の配置経路）を確保できるよう、燃圧センサの搭載位置は制約を受ける。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃圧センサを備えた燃料噴射弁において、燃圧センサの搭載位置が制約を受けることの抑制を図った燃料噴射弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００９】
請求項１記載の発明は、噴孔へ向けて高圧燃料を流通させる高圧通路を内部に形成するボデーと、前記ボデーに取り付けられ、高圧燃料の圧力に応じた検出信号を出力するセンサ素子、及び前記センサ素子から出力される検出信号を無線送信する送信手段を有する燃圧センサと、前記送信手段から無線送信された検出信号を受信する受信手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、センサ素子から出力される検出信号を無線送信できるので、検出信号を出力するリード線を燃圧センサに設けた場合に問題となる、リード線の配置経路確保の問題を解消できる。よって、燃圧センサの搭載位置が制約を受けることを抑制でき、燃圧センサの搭載位置自由度を向上できる。
【００１１】
請求項２記載の発明では、前記センサ素子（例えば圧電素子）は、高圧燃料中に配置されていることを特徴とする。これによれば、高圧燃料の圧力を受けて弾性変形する起歪体に歪ゲージ（センサ素子）を取り付けて燃圧センサを構成した場合に比べて、高圧燃料の圧力を直接検出することができるので、燃料圧力を高精度で検出できる。
【００１２】
請求項３記載の発明では、前記ボデーの内部に収容されたニードルを、前記ボデー内部に形成された着座面に着座させることにより前記噴孔からの燃料噴射を遮断し、前記着座面から離座させることにより前記噴孔から燃料を噴射させるよう構成され、前記ボデーの内周面と前記ニードルの外周面との間にて、前記ボデーの軸方向に延びる環状の燃料通路が形成され、前記ボデーの内部のうち前記着座面よりも下流側には、前記燃料通路にて環状に分布する燃料を集合させて前記噴孔へと導くサック室が形成され、前記センサ素子は前記サック室に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
例えば、上記発明に反して着座面よりも上流側にセンサ素子を配置した場合には、以下の問題が生じる。
【００１４】
すなわち、噴孔にて生じた燃圧変動が着座面の上流側まで伝播されるのに要する時間が伝播遅れ（タイムラグ）となり、噴射状態の検出精度が低下する。さらに、ニードルが着座面から離座した直後や着座する直前の時のようにニードルのリフト量が小さい時には、ニードルのシート面とボデーの着座面との隙間が小さいことに起因して前記隙間にて燃料が絞られることとなる。すると、噴孔にて生じた圧力変動が前記隙間で減衰する。しかも、ニードルのリフト量に応じて絞られる状態と絞られない状態とに変化するため、前記減衰の大きさもリフト量に応じて変化する。以上により、絞りによる減衰が生じることと、その減衰の大きさがリフト量に応じて変化することに起因して、噴射状態の検出精度が低下する。
【００１５】
これらの点を鑑み、上記発明では、燃料噴射弁内部の燃料通路のうち着座面よりも下流側に位置するサック室に燃圧素子を配置するので、噴孔に近い位置で燃圧を検出することができる。よって、上記タイムラグを小さくできる。しかも、着座面よりも下流側における燃圧を検出するので、上記絞りの影響を受けていない燃圧を検出することができる。以上により、上記発明によれば噴射状態の検出精度を向上できる。
【００１６】
そして、このようにサック室にセンサ素子を配置した場合には、先述の如く燃圧センサにリード線を設けた構造では、リード線の配線経路を確保することは極めて困難となる。これに対し上記発明では、検出信号を無線送信することで前記リード線を不要にできるので、サック室にセンサ素子を配置することを実現できるようになる。
【００１７】
請求項４記載の発明では、前記噴孔を開閉するニードルを開閉駆動させる電動アクチュエータ、及び前記電動アクチュエータを気密状態で収容するケーシングを備えて構成された駆動ユニットを備え、前記受信手段は、前記電動アクチュエータとともに前記ケーシングの内部に気密状態で収容されていることを特徴とする。
【００１８】
上記発明は、燃料噴射弁に備えられた駆動ユニットが、電動アクチュエータを気密状態で収容するケーシングを有していることに着目しており、そのケーシング内に、電動アクチュエータとともに受信手段を収容するので、駆動ユニットのケーシングを利用して受信手段が燃料に晒されることを回避でき、受信手段の信頼性を向上できる。
【００１９】
請求項５記載の発明では、前記燃圧センサは、高圧燃料の圧力を受けて弾性変形する起歪体に、前記センサ素子としての歪ゲージを取り付けて構成されるとともに、前記ボデーに対して螺子締結されていることを特徴とする。
【００２０】
このように燃圧センサをボデーに螺子締結する構成において、例えば上記発明に反し燃圧センサに出力端子を設け、センサ素子から出力される検出信号を前記出力端子から出力（有線送信）する構成を採用すると、螺子締結が完了した時点における燃圧センサの回転位置が不特定となるため、出力端子の回転位置も不特定となる。よって、燃圧センサの外部に配置された回路基板（例えば増幅回路）と出力端子との電気接続構造が複雑となる。これに対し本発明では、検出信号を無線送信するので、複雑な電気接続構造を不要にでき、無線送信による利点が効果的に発揮される。
【００２１】
請求項６記載の発明では、高圧燃料の圧力を受けて弾性変形するダイヤフラム部を備え、前記センサ素子は、前記ダイヤフラム部に取り付けられた歪ゲージであり、前記歪ゲージにより構成される電気回路にエネルギを無線送信するエネルギ送信手段と、前記燃圧センサに設けられ、前記エネルギ送信手段から無線送信されたエネルギを受信するエネルギ受信手段と、を備えることを特徴とする。
【００２２】
ここで、センサ素子の具体例として圧電素子や歪ゲージが挙げられる。圧電素子は外部からの電力供給が不要であるのに対し、歪みゲージの場合には外部からの電力供給が必要となる。この点を鑑みた上記発明では、センサ素子に歪ゲージを採用した場合において、エネルギ送信手段及びエネルギ受信手段を備えるので、センサ素子（歪ゲージ）からの検出信号を無線送信することに加え、歪ゲージへの電力供給も無線で行うことができる。したがって、燃圧センサに電力供給するリード線を設けた場合に問題となる、リード線の配置経路確保の問題を解消できる。よって、燃圧センサの搭載位置が制約を受けることを抑制でき、燃圧センサの搭載位置自由度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる燃料噴射弁の全体図。
【図２】図１の燃料噴射弁において、噴孔を開閉する機構を示す断面図。
【図３】図２の噴孔部分を示す拡大図。
【図４】図１中の電動アクチュエータを示す図。
【図５】図３中の送信手段及び図４中の受信手段により構成された、検出信号を送受信するための回路図。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる、検出信号を送受信するための回路図。
【図７】本発明の第３実施形態にかかる送信手段を示す図。
【図８】本発明の第４実施形態にかかる送信手段を示す図。
【図９】本発明の第５実施形態にかかる燃圧センサを示す図。
【図１０】図９の拡大図。
【図１１】本発明の第６実施形態にかかる受信手段の、配置レイアウトを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明にかかる燃料噴射弁を、車両に搭載されたディーゼルエンジン（内燃機関）のコモンレール式燃料噴射システムに適用した各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
【００２５】
（第１実施形態）
図１は燃料噴射弁の全体図、図２は図１の燃料噴射弁において、噴孔１１を開閉する機構を示す断面図である。燃料噴射弁は、エンジンのシリンダヘッド（図示せず）に挿入搭載され、コモンレールから供給される高圧燃料をエンジンの各気筒内へ直接噴射するものである。
【００２６】
先ず、図１及び図２を用いて燃料噴射弁の全体構造を説明する。燃料噴射弁は、シリンダヘッドへの挿入方向に延びる円柱形状のボデー１０を備える。ボデー１０の軸方向（図１の上下方向）先端部分には、高圧燃料を噴射する噴孔１１が形成され、ボデー１０の内部には、コモンレールから高圧ポート１２ａに供給された高圧燃料を噴孔１１へ向けて流通させる高圧通路１２が形成されている。なお、本明細書で言う「軸方向」とは、燃料噴射弁の長手方向のことであり、シリンダヘッドに挿入搭載される燃料噴射弁の挿入方向のことでもある。
【００２７】
ボデー１０の内部には、噴孔１１を開閉するニードル１３（弁体）が、軸方向に摺動可能な状態で収容されている。具体的には、図３に示すように、ボデー１０内部に形成された円錐形状の着座面１０ａに、ニードル１３のシート面１３ａ（図３中の網点を付した部分）を着座させることにより、噴孔１１からの燃料噴射を遮断する。また、着座面１０ａからシート面１３ａを離座させることにより噴孔１１から燃料を噴射させる。
【００２８】
ボデー１０のうちニードル１３を収容する部分では、ボデー１０の内周面とニードル１３の外周面との間により、軸方向に延びる環状の燃料通路１０ｅが形成される。この燃料通路１０ｅへは、高圧通路１２から高圧燃料が供給される。また、ボデー１０の内部のうち着座面１０ａよりも下流側には、燃料通路１０ｅにて環状に分布していた燃料を集合させるサック室１０ｆが形成されている。サック室１０ｆは噴孔１１と連通する。
【００２９】
ボデー１０内部のうちニードル１３の背面側（反噴孔側）には、高圧燃料を背圧としてニードル１３に付与するための背圧室１０ｂが形成されている。背圧室１０ｂには、高圧通路１２からの燃料がオリフィス１４を介して供給される。また、背圧室１０ｂには、シート面１３ａを着座面１０ａへ押し付けるようニードル１３へ弾性力を付与するニードルスプリング１５が備えられている。以下、ボデー１０に対して噴孔１１の側（図１の下側）を「下側」、噴孔１１の反対側（図１の上側）を「上側」と呼ぶ。
【００３０】
ボデー１０内部には、三方弁１６（背圧制御弁）を収容する収容室１９が形成されており、背圧室１０ｂは収容室１９を介して低圧通路１７に連通可能とされている。三方弁１６は、バルブスプリング１８によってボデー１０の上方に押されている。バルブスプリング１８の弾性力により三方弁１６が上方へ移動して、低圧側バルブシート部１９ａに着座するとともに、高圧側バルブシート部１９ｂから離座すると、低圧通路１７と背圧室１０ｂとの連通が遮断されるとともに、収容室１９を介して高圧通路１２と背圧室１０ｂとが連通する。
【００３１】
一方、バルブスプリング１８の弾性力に抗して三方弁１６が下方へ移動して、低圧側バルブシート部１９ａから離座するとともに、高圧側バルブシート部１９ｂに着座すると、低圧通路１７と背圧室１０ｂとが連通するとともに、高圧通路１２と背圧室１０ｂとの収容室１９での連通が遮断される。
【００３２】
三方弁１６のうち低圧側バルブシート部１９ａ側の面には、小径ピストン２０の下端面が当接している。一方、小径ピストン２０の上端面は、大径ピストン２１の下端面と対向している。
【００３３】
ボデー１０の内部には、小径ピストン２０の上端面及び大径ピストン２１の下端面により区画された変位拡大室１０ｃが形成されている。変位拡大室１０ｃに充填された適宜の流体（例えば噴射用の燃料）により、大径ピストン２１の変位を小径ピストン２０に伝達するにあたり、その変位量を変位拡大室１０ｃにより拡大させている。
【００３４】
ボデー１０の収容室１０ｄには、大径ピストン２１を下方へ変位させる駆動ユニット３０が収容されている。駆動ユニット３０は、金属製のケーシング３１内にピエゾスタック３２（電動アクチュエータ）を収容して構成されている。ピエゾスタック３２は、複数のピエゾ素子と電極板とを交互に積層して構成されている。ピエゾ素子は圧電効果により伸縮する容量性の負荷であり、その充電と放電とで伸長状態と縮小状態とが切り替えられる。これにより、ピエゾスタック３２は三方弁１６を作動させる電動アクチュエータとして機能する。
【００３５】
ピエゾスタック３２の上端面には金属製の固定台座３３が取り付けられており、ピエゾスタック３２の下端面には、セラミック部材３４を介して金属製の移動台座３５が取り付けられている。移動台座３５は、伸縮するピエゾスタック３２とともに変位可能な状態でケーシング３１内に収容されている。ピエゾスタック３２の伸長駆動力は、セラミック部材３４、移動台座３５及びシム部材２１ａを介して大径ピストン２１へ伝達される。
【００３６】
ケーシング３１と移動台座３５との間には板ばね３６（弾性部材）が配置されている。移動台座３５の外周面及びケーシング３１の内周面のそれぞれは板ばね３６に溶接されており、板ばね３６は移動台座３５の変位にともない弾性変形する。これにより、ケーシング３１の下方側開口は、板ばね３６により気密された状態で閉塞されている。一方、ケーシング３１の上方側開口は、固定台座３３の外周面とケーシング３１の内周面とを溶接することにより、気密された状態で閉塞されている。したがって、ピエゾスタック３２は、燃料に晒されないようケーシング３１内に気密状態で収容されている。
【００３７】
次に、上記構成による燃料噴射弁の作動を説明する。
【００３８】
ピエゾスタック３２へ駆動電力が供給されずピエゾ素子が縮小状態にあるときには、ピエゾスプリング２２によって大径ピストン２１はボデー１０の上方に位置することとなる。すると三方弁１６は、バルブスプリング１８によって小径ピストン２０とともに上方に位置することとなる。よって、低圧側バルブシート部１９ａは閉塞され、高圧側バルブシート部１９ｂは開放される。このため、背圧室１０ｂ内の燃料圧力及びニードルスプリング１５の弾性力によって、ニードル１３は下方へと押され着座面１０ａに着座した状態（閉弁状態）となり、噴孔１１からの燃料噴射は停止される。
【００３９】
一方、ピエゾスタック３２へ駆動電力を供給してピエゾ素子が伸長状態になると、ピエゾスプリング２２の力に抗して大径ピストン２１はボデー１０の下方へ移動する。すると、小径ピストン２０が三方弁１６を下方へ変位させ、低圧側バルブシート部１９ａは開放され、高圧側バルブシート部１９ｂは閉塞される。その結果、背圧室１０ｂ内の燃料の圧力が低下し、燃料通路１０ｅ内の高圧燃料がニードル１３を上方へ押す力が、背圧室１０ｂ内の燃料及びニードルスプリング１５がニードル１３を下方へ押す力よりも所定以上大きくなると、ニードル１３は上方へと押され着座面１０ａから離座した状態（開弁状態）となり、噴孔１１から高圧燃料が噴射される。
【００４０】
ここで、噴孔１１からの燃料噴射に伴い、ボデー１０内部の高圧燃料の圧力は変動する。この圧力変動を検出する燃圧センサ４０が、ボデー１０に取り付けられている（図３参照）。燃圧センサ４０により検出された圧力変動波形中において、噴孔１１からの噴射開始に伴い燃圧が下降を開始した時期を検出することで、実際の噴射開始時期を検出することができる。また、噴射終了に伴い燃圧が上昇を開始した時期を検出することで、実際の噴射終了時期を検出することができる。また、これらの噴射開始時期及び噴射終了時期に加え、噴射に伴い生じた燃圧下降量の最大値を検出することで、噴射量を検出することができる。
【００４１】
図３に示すように、燃圧センサ４０は、ニードル１３の下端面１３ｂに取り付けられてサック室１０ｆに配置され、サック室１０ｆ内の高圧燃料の圧力を検出する。より詳細に説明すると、燃圧センサ４０は、高圧燃料の圧力に応じた検出信号を出力する圧電素子４１（センサ素子）、及び圧電素子４１から出力される検出信号を無線送信する送信回路４２（送信手段）を有して構成されている。
【００４２】
図５に示すように、送信回路４２は一次コイル４３等の電子部品を有して構成され、樹脂材でモールドされた状態でニードル１３の下端面１３ｂに取り付けられている。送信回路４２は圧電素子４１に電気接続され、圧電素子４１が燃料の圧力を受けて電流Ｉ１を発生すると、その電流Ｉ１が一次コイル４３を流れることで電磁波が発生する。つまり、燃料圧力に応じた大きさの電磁波を検出信号として無線送信する。
【００４３】
圧電素子４１は、送信回路４２をモールドしている樹脂材の下端面に取り付けられている。具体的には、樹脂材の下端面に圧電素子４１を配置した状態で、図示しないガラス部材により封止（焼付け）して固定される。したがって、圧電素子４１はサック室１０ｆに露出するように配置されることとなる。
【００４４】
図４に示すように、送信回路４２から送信された検出信号を受信する受信回路５０（受信手段）は、駆動ユニット３０のケーシング３１内に、ピエゾスタック３２とともに気密された状態で配置されている。この受信回路５０は、二次コイル５１及び増幅器５２等の電子部品を樹脂材でモールドして構成されている。
【００４５】
本実施形態では、二次コイル５１をモールドする樹脂材を、ピエゾスタック３２の外周に沿って延びる環状に形成している。つまり、受信回路５０を、ピエゾスタック３２の外周面とケーシング３１の内周面との隙間に配置している。また、前記隙間の最下部（移動台座３５と隣接する位置）に受信回路５０は配置され、前記隙間のうち受信回路５０より上方の部分は樹脂材が充填されている。
【００４６】
送信回路４２の一次コイル４３から電磁波（検出信号）が出力されることに起因して、受信回路５０の二次コイル５１には二次電流Ｉ２が発生する。この二次電流Ｉ２は増幅器５２により増幅され、出力端子５３に接続されたリード線３７（図４参照）を介して、センサ用コネクタ端子６１（図１参照）から出力される。これにより、圧電素子４１の検出信号が無線により送受信される。
【００４７】
センサ用コネクタ端子６１は、ボデー１０の上部に取り付けられた樹脂製のコネクタハウジング６０（図１参照）に保持されている。コネクタハウジング６０にはセンサ用コネクタ端子６１とともに駆動用コネクタ端子６２が保持されている。つまり、両コネクタ端子６１，６２は１つのコネクタハウジング６０により一体化されている。なお、駆動用コネクタ端子６２に外部から供給された電力は、リード線３８を介してピエゾスタック３２の電極へ供給される。
【００４８】
両リード線３７，３８は、固定台座３３に形成された取出穴３３ａを通じてケーシング３１内部から外部に取り出されている。固定台座３３から取り出された部分の両リード線３７，３８は、保持部材３９に保持された状態で、ボデー１０内部に形成されたリード線挿入孔１０ｇ（図１参照）に挿入配置されている。
【００４９】
ここで、本実施形態に反して着座面１０ａよりも上流側の燃圧を検出するよう燃圧センサ４０を配置すると、噴孔１１にて生じた燃圧変動が着座面１０ａの上流側まで伝播されるまでのタイムラグが大きくなるとともに、伝播経路にて生じる燃圧変動の減衰が大きくなるので、噴射状態（噴射率の変化）の検出精度が低下する。
【００５０】
これに対し、上記詳述した本実施形態によれば、着座面１０ａよりも下流側に位置するサック室１０ｆの燃圧を検出するよう燃圧センサ４０を配置するので、噴孔１１に近い位置で燃圧を検出することができる。よって、噴孔１１にて生じた燃圧変動が燃圧センサ４０まで伝播されるまでのタイムラグを小さくでき、燃圧変動の減衰も小さくできる。よって、サック室１０ｆに燃圧センサ４０を配置した本実施形態によれば、噴射状態の検出精度を向上できる。
【００５１】
このように燃圧センサ４０をサック室１０ｆに配置した場合には、検出信号を燃圧センサ４０からリード線で有線送信しようとすると、そのリード線をサック室１０ｆの外に取り出すことが困難であるため、燃圧センサ４０をサック室１０ｆに配置することが現実的ではなくなる。これに対し本実施形態では、圧電素子４１による検出信号を、サック室１０ｆの外に配置された受信回路５０へ無線送信するので、燃圧センサ４０をサック室１０ｆに配置することを実現できるようになる。
【００５２】
さらに本実施形態によれば、センサ素子に圧電素子４１を採用するので、センサ素子を高圧燃料中に配置できる。そのため、高圧燃料の圧力を受けて弾性変形する起歪体に歪ゲージ（センサ素子）を取り付けて燃圧センサを構成した場合に比べて、高圧燃料の圧力を直接検出することができるので、燃料圧力を高精度で検出できる。
【００５３】
さらに本実施形態によれば、駆動ユニット３０のケーシング３１内に、ピエゾスタック３２とともに受信回路５０を収容するので、駆動ユニット３０のケーシング３１を利用して受信回路５０が燃料に晒されることを回避でき、受信回路５０の信頼性を向上できる。
【００５４】
また、ケーシング３１内に受信回路５０を配置することで、センサ用のリード線３７及び駆動用のリード線３８をケーシング３１内から同一の取出穴３３ａから取り出している。よって、コネクタ端子６１，６２に至るまでの両リード線３７，３８の配線経路を同一にできるので、配線構造を簡素にできる。例えば、両リード線３７，３８を同一のリード線挿入孔１０ｇに配置することができ、同一の保持部材３９で保持させることができる。
【００５５】
（第２実施形態）
上記第１実施形態にかかる送信回路４２及び受信回路５０では、電磁波により検出信号を無線送信しているのに対し、図６に示す本実施形態では、電磁誘導により検出信号を無線送信している。
【００５６】
具体的には、図６に示すように、送信回路４２０は圧電素子４１に電気接続され、圧電素子４１が燃料の圧力を受けて電流Ｉ１を発生すると、その電流Ｉ１が一次コイル４３０を流れることで、受信回路５００の二次コイル５１０に誘導電流Ｉ２が発生する。つまり、燃料圧力に応じた大きさの電磁波を検出信号として無線送信する。
【００５７】
受信回路５００の二次コイル５１０に生じた誘導電流Ｉ２は、増幅器５２により増幅され、出力端子５３に接続されたリード線３７を介して、センサ用コネクタ端子６１から出力される。これにより、圧電素子４１の検出信号が無線により送受信される。
【００５８】
本実施形態にかかる燃料噴射弁の構造は第１実施形態と同様である。以上により、本実施形態によっても上記第１実施形態と同様の効果が発揮される。
【００５９】
（第３実施形態）
上記第１実施形態では、燃圧センサ４０をサック室１０ｆに配置しているのに対し、図７に示す本実施形態では、ボデー１０のうちサック室１０ｆを形成する部分（サック部１０ｈ）の下端面１０ｉに燃圧センサ４００を配置している。
【００６０】
具体的には、図７に示すように、燃圧センサ４００は、歪ゲージ４１０（センサ素子）、送信回路４２及びエネルギ受信回路４４（エネルギ受信手段）を有して構成されている。なお、送信回路４２及び受信回路５０は上記第１実施形態と同じ構成である。
【００６１】
歪ゲージ４１０は、サック部１０ｈの下端面１０ｉ上に配置された状態で図示しないガラス部材により封止（焼付け）して固定されている。したがって、サック室１０ｆの燃圧に応じて生じたサック部１０ｈの歪の大きさ（弾性変形量）を歪ゲージ４１０が検出することで、サック室１０ｆの燃圧が検出されることとなる。
【００６２】
このように歪ゲージ４１０で燃圧を検出するためには、歪ゲージ４１０により構成されるブリッジ回路に電圧印加することを要する。そこで本実施形態では、前記ブリッジ回路にエネルギを無線送信するエネルギ送信回路（エネルギ送信手段）を、駆動ユニット３０のケーシング３１内に配置するとともに、燃圧センサ４００にエネルギ受信回路４４を備えている。エネルギ送信回路及びエネルギ受信回路４４の構成は、送信回路４２及び受信回路５０と同じであり、電磁波により無線で電力供給される。
【００６３】
エネルギ送信回路（図示せず）は、受信回路５０とともに樹脂材によりモールドされた状態で、ケーシング３１内に配置されている。以上により、本実施形態によっても上記第１実施形態と同様の効果が発揮される。
【００６４】
（第４実施形態）
上記第１実施形態では、燃圧センサ４０をサック室１０ｆに配置しているのに対し、本実施形態では、ボデー１０内部のうち着座面１０ａよりも上流側部分の燃圧を検出するよう燃圧センサ４０を配置している。
【００６５】
例えば、図８に示すように環状の燃料通路１０ｅに配置してもよいし、軸方向に延びる高圧通路１２に配置してもよい。高圧通路１２に配置する場合には、サック室１０ｆに配置した場合に比べて先述したタイムラグや燃圧変動の減衰が大きくなるものの、送信回路４２と受信回路５０との距離が近くなるので、検出信号を送受信するにあたりその信頼性を向上できる。
【００６６】
なお、図８に示す例では、センサ素子を高圧燃料中に配置するとともに、センサ素子に圧電素子４１を採用しているが、センサ素子に歪ゲージ４１０を採用して、ボデー１０やニードル１３等の歪量を検出するように構成してもよい。
【００６７】
（第５実施形態）
センサ素子に歪ゲージ４１０を採用した場合において、上記第３実施形態では、ボデー１０のサック部１０ｈに歪ゲージ４１０を取り付けることで、サック部１０ｈの歪量を検出するよう構成している。これに対し、図９に示す本実施形態では、ボデー１０とは別部材のステム４５（起歪体）をボデー１０に螺子締結し、このステム４５に歪ゲージ４１０を取り付けて、ステム４５の歪量を検出するよう構成している。
【００６８】
以下、図９及び図１０を用い、本実施形態にかかる燃圧センサ４０１の構造について詳細に説明する。
【００６９】
ステム４５は、高圧燃料を内部に導入する流入口４５ａが一端に形成された円筒形状の円筒部４５ｂと、円筒部４５ｂの他端を閉塞する円板形状のダイヤフラム部４５ｃとを備えて構成されている。流入口４５ａから円筒部４５ｂ内に流入した高圧燃料の圧力を、円筒部４５ｂの内面及びダイヤフラム部４５ｃで受け、これによりステム４５全体が弾性変形することとなる。
【００７０】
ステム４５は金属製であり、その金属材料には、超高圧を受けることから高強度、高硬度であること、及び、熱膨張による変形が少なく歪ゲージ４１０への影響が少ない（つまり低熱膨張係数である）こと、が求められ、具体的には、Ｆｅ，Ｎｉ，ＣｏまたはＦｅ，Ｎｉを主体とし、析出強化材料としてＴｉ，Ｎｂ，Ａｌ又はＴｉ，Ｎｂが加えられた材料を選定し、プレス、切削や冷間鍛造等により形成できる。また、Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ等が加えられた材料を選定してもよい。
【００７１】
ボデー１０のうち駆動ユニット３０よりも上方の部分には、ステム４５の円筒部４５ｂが挿入される取付穴１０ｊが形成されている。そして、取付穴１０ｊの内周面に形成された雌螺子部に、ステム４５の円筒部４５ｂの外周面に形成された雄螺子部４５ｄを螺子締結することで、燃圧センサ４０１はボデー１０に取り付けられる。ボデー１０には、高圧通路１２から分岐してステム４５の流入口４５ａへ高圧燃料を導く分岐通路１２ｂが形成されている。
【００７２】
歪ゲージ４１０は、ダイヤフラム部４５ｃに取り付けられている。したがって、円筒部４５ｂ内に流入した高圧燃料の圧力によりステム４５が拡大するよう弾性変形した時、ダイヤフラム部４５ｃに生じた歪の大きさ（弾性変形量）を歪ゲージ４１０が検出することとなる。また、ステム４５には、図５と同様の送信回路４２及び図７と同様のエネルギ受信回路４４が取り付けられている。
【００７３】
ボデー１０の上部には、以下に説明するモールドＩＣ７０が取り付けられている。モールドＩＣ７０は、図５と同様の受信回路５０、エネルギ送信回路５４、以下に説明する電子部品７１及び電極７３を樹脂モールドして構成されている。また、複数の電極７３は複数のセンサ用コネクタ端子６１の各々と電気接続される。
【００７４】
電子部品７１は、歪ゲージ４１０から出力される検出信号を増幅する増幅回路や、検出信号に重畳するノイズを除去するフィルタリング回路、歪ゲージ４１０に電圧印加する回路等を構成する。
【００７５】
電圧印加回路から出力される電力は、エネルギ送信回路５４及びエネルギ受信回路４４を通じて歪ゲージ４１０へ供給される。電圧印加された歪ゲージ４１０は、ダイヤフラム部４５ｃにて生じた歪の大きさに応じて抵抗値が変化するブリッジ回路を構成している。これにより、ダイヤフラム部４５ｃの歪に応じてブリッジ回路の出力電圧が変化し、当該出力電圧が高圧燃料の圧力検出値として、送信回路４２及び受信回路５０を通じて電子部品７１の増幅回路に出力される。
【００７６】
増幅回路は、歪ゲージ４１０（ブリッジ回路）から出力される圧力検出値を増幅し、増幅した信号は電極７３を通じてセンサ用コネクタ端子６１から出力される。
【００７７】
複数のセンサ用コネクタ端子６１には、燃圧センサ８０の検出信号を出力する端子、電源を供給する端子、接地用端子等が含まれている。コネクタハウジング６０には、図示しないエンジンＥＣＵ等の外部機器と接続する外部ハーネスのコネクタが接続される。これにより、外部ハーネスを介して、電子部品７１から出力される圧力検出信号がエンジンＥＣＵに入力される。
【００７８】
燃圧センサ４０１及びモールドＩＣ７０等は、コネクタ端子６１，６２とともに樹脂材７０ｍによりモールドされることで、ボデー１０に保持された状態となっている。前記樹脂材７０ｍの一部はコネクタハウジング６０を構成する。
【００７９】
ところで、本実施形態に反し、モールドＩＣ７０と歪ゲージ４１０とをワイヤボンドにより電気接続することで、歪ゲージ４１０から出力される検出信号をモールドＩＣ７０へ有線送信しようとすると、以下の問題が生じる。すなわち、ステム４５をボデー１０へ螺子締結するにあたり、ステム４５の回転位置が不特定となり、ひいては歪ゲージ４１０の回転方向位置が不特定となる。そのため、歪ゲージ４１０とモールドＩＣ７０とをワイヤボンドで電気接続する作業性が悪化する。
【００８０】
これに対し本実施形態によれば、歪ゲージ４１０による検出信号を、モールドＩＣに設けられた受信回路５０へ無線送信するので、燃圧センサ４０１（本実施形態ではステム４５）をボデー１０に螺子締結する構成を、上記問題が生じることなく容易に実現できる。
【００８１】
さらに本実施形態によれば、ステム４５をボデー１０と別体に形成するので、以下の効果が発揮される。
【００８２】
すなわち、熱膨張収縮により生じるボデー１０の内部応力がステム４５に伝播される際に、その伝搬ロスを大きくできる。つまり、ステム４５をボデー１０とは別体に構成することで、ボデー１０の歪によるステム４５への影響が小さくなる。よって、ボデー１０とは別体に構成されたステム４５に歪ゲージ４１０を取り付けた本実施形態によれば、図７に示す如く歪ゲージ４１０をボデー１０に直接取り付けた場合に比べて、ボデー１０に生じる歪の影響を歪ゲージ４１０が受けることを抑制できる。したがって、燃圧センサ４０１による燃圧検出の精度を向上できる。
【００８３】
また、ステム４５をボデー１０と別体に形成するとともに、ステム４５の材質を、ボデー１０に比べて熱膨張係数が小さい材質にするので、ステム４５自体が熱膨張収縮して歪みが生じてしまうことを抑制できる。また、ボデー１０全体を熱膨張係数が小さい材質にする場合に比べて、ステム４５のみを熱膨張係数が小さい材質にすればよいので、材料コストの低減を図ることができる。
【００８４】
また、ステム４５をボデー１０と別体に形成するので、歪ゲージ４１０が取り付けられた状態のステム４５をボデー１０に取り付ける前の時点で、歪ゲージ４１０の出力値に異常がないかを検査できるので、その検査の作業性を向上できる。
【００８５】
（第６実施形態）
受信回路５０の配置に関し、上記第１実施形態ではピエゾスタック３２の外周に受信回路５０を配置している。これに対し、図１１に示す本実施形態では、ピエゾスタック３２の下方に受信回路５００を配置している。
【００８６】
具体的には、図１１に示すように、セラミック部材３４０を軸方向に延びる形状（Ｔ字状）にして、ピエゾスタック３２の下端面と移動台座３５の上端面との間に受信回路５００を配置する。
【００８７】
本実施形態によれば、上記第１実施形態に比べてケーシング３１の外径寸法を小さくでき、駆動ユニット３０の径方向への小型化を図ることができる。
【００８８】
但し、本実施形態によれば、セラミック部材３４０を軸方向に延びる形状にすることを要するので、ピエゾスタック３２の変位を大径ピストン２１へ伝達するにあたり、セラミック部材３４０で生じる軸方向の歪が大きくなる。よって、ピエゾスタック３２の変位がセラミック部材３４０等を介して大径ピストン２１へ伝達する際の、伝達ロスが大きくなることが懸念される。これに対し上記第１実施形態では、セラミック部材３４を平坦なプレート状に形成できるので、上記懸念を抑制できるといったメリットがある。
【００８９】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
【００９０】
・上記第１実施形態では、ニードル１３を開閉作動させる電動アクチュエータとして、ピエゾスタック３２を採用しているが、ステータ及びアーマチャにより構成された電磁式アクチュエータを採用してもよい。
【００９１】
・上記各実施形態では、ディーゼルエンジンのインジェクタに本発明を適用しているが、ガソリンエンジン、特に、燃焼室に燃料を直接噴射する直噴式のガソリンエンジンに本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１０…ボデー、１０ｅ…燃料通路、１０ｆ…サック室、１１…噴孔、１２…高圧通路、１３…ニードル、３１…ケーシング、３２…ピエゾスタック（電動アクチュエータ）、４０，４００，４０１…燃圧センサ、４１…圧電素子（センサ素子）、４１…圧電素子（センサ素子）、４２，４２０…送信回路（送信手段）、４４…エネルギ受信回路（エネルギ受信手段）、４５ｃ…ダイヤフラム部、５０，５００…受信回路（受信手段）、５４…エネルギ送信回路（エネルギ送信手段）、４１０…歪ゲージ（センサ素子）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010255426.tif 000008
【図７】
2010255426.tif 000009
【図８】
2010255426.tif 000010
【図９】
2010255426.tif 000011
【図１０】
2010255426.tif 000012
【図１１】
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